WO2023026815A1 - Forward osmosis treatment method and forward osmosis treatment device - Google Patents
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Definitions
- a draw solution (hereinafter sometimes abbreviated as "DS") having a higher osmotic pressure than a feed solution (hereinafter sometimes abbreviated as "FS”) is used.
- DS draw solution
- FS feed solution
- the forward osmosis module when DS and FS are brought into contact via a semipermeable membrane, water moves from FS with low osmotic pressure to DS with high osmotic pressure. Fresh water can be recovered from the DS after passing through the forward osmosis module (that is, the DS in which water has been recovered from the FS) using various methods.
- the forward osmosis treatment apparatus of the present embodiment includes a forward osmosis module (hollow fiber membrane module) 1 (see FIG. 2), and the outside of the hollow fiber membrane 10 (see FIG. 2) while pressurizing the feed solution (FS).
- a high-pressure pump 31 for transferring to the first chamber) 11 and a pump 32 for transferring the draw solution (DS) to the inside (second chamber) 12 of the hollow fiber membrane 10 are provided.
- the high-pressure pump 31 pressurizes the FS to make the pressure of the FS higher than the pressure of the DS.
Abstract
A forward osmosis treatment method comprising a forward osmosis step for bringing a feed solution into contact via a semipermeable membrane with a draw solution having a higher osmotic pressure than the feed solution, thereby moving water included in the feed solution into the draw solution. In the forward osmosis step, the pressure of the feed solution is higher than the pressure of the draw solution, the semipermeable membrane is a hollow fiber membrane, the draw solution is supplied to the inside of the hollow fiber membrane, and the feed solution is supplied to the outside of the hollow fiber membrane.
Description
本発明は、正浸透処理方法および正浸透処理装置に関する。
The present invention relates to a forward osmosis processing method and a forward osmosis processing apparatus.
海水、河川水または排水などの処理対象液（フィード溶液）から、正浸透現象を利用して真水を回収するための正浸透処理方法が知られている。正浸透（Forward Osmosis：以下、「ＦＯ」と略す場合がある）現象とは、低濃度の溶液中の水がより高濃度（高浸透圧）の溶液に向かって半透膜を透過して移動する現象のことである。
A forward osmosis treatment method is known for recovering fresh water from a liquid to be treated (feed solution) such as seawater, river water, or wastewater using the forward osmosis phenomenon. Forward osmosis (hereinafter sometimes abbreviated as "FO") phenomenon is the movement of water in a low-concentration solution through a semipermeable membrane toward a higher-concentration (high osmotic pressure) solution. It is a phenomenon that
正浸透処理では、フィード溶液（Feed Solution：以下、「ＦＳ」と略す場合がある）より高い浸透圧を有するドロー溶液（Draw Solution：以下、「ＤＳ」と略す場合がある）を用いられる。正浸透モジュール内において、半透膜を介してＤＳとＦＳとを接触させると、浸透圧の低いＦＳから浸透圧の高いＤＳへ水が移動する。そして、正浸透モジュールを通過した後のＤＳ（すなわち、ＦＳ中から水を回収したＤＳ）から、種々の手法を用いて真水を回収することができる。
In forward osmosis, a draw solution (hereinafter sometimes abbreviated as "DS") having a higher osmotic pressure than a feed solution (hereinafter sometimes abbreviated as "FS") is used. In the forward osmosis module, when DS and FS are brought into contact via a semipermeable membrane, water moves from FS with low osmotic pressure to DS with high osmotic pressure. Fresh water can be recovered from the DS after passing through the forward osmosis module (that is, the DS in which water has been recovered from the FS) using various methods.
なお、例えば、特許文献１（米国特許公開第２０１７／０１０６３４０号公報）には、ＦＳを約１～２０bar（０．１～２Ｍｐａ）の圧力に加圧すること等により、正浸透装置の透過水量を増加させる方法（圧力アシスト正浸透：pressure-assisted）が開示されている。
In addition, for example, in Patent Document 1 (US Patent Publication No. 2017/0106340), by pressurizing the FS to a pressure of about 1 to 20 bar (0.1 to 2 MPa), the amount of permeated water of the forward osmosis device is increased. An increasing method (pressure-assisted) is disclosed.
ＦＯ等の膜分離における透過水量（水透過速度）Ｊｗは、以下の式より求められ、ＦＳとＤＳとの間での静水圧差（ΔＰ）と浸透圧差（Δπ）の両方の影響を受ける。
Ｊｗ＝Ａ×（ΔＰ－Δπ）
〔上記式中、Ａ：透過係数、ΔＰ：圧力差（ＦＳの静水圧－ＤＳの静水圧）、Δπ：浸透圧差（ＦＳの浸透圧－ＤＳの浸透圧）〕 The permeation water amount (water permeation rate) Jw in membrane separation such as FO is obtained from the following formula, and is affected by both the hydrostatic pressure difference (ΔP) and the osmotic pressure difference (Δπ) between FS and DS.
Jw = A x (ΔP - Δπ)
[In the above formula, A: permeability coefficient, ΔP: pressure difference (FS hydrostatic pressure - DS hydrostatic pressure), Δπ: osmotic pressure difference (FS osmotic pressure - DS osmotic pressure)]
Ｊｗ＝Ａ×（ΔＰ－Δπ）
〔上記式中、Ａ：透過係数、ΔＰ：圧力差（ＦＳの静水圧－ＤＳの静水圧）、Δπ：浸透圧差（ＦＳの浸透圧－ＤＳの浸透圧）〕 The permeation water amount (water permeation rate) Jw in membrane separation such as FO is obtained from the following formula, and is affected by both the hydrostatic pressure difference (ΔP) and the osmotic pressure difference (Δπ) between FS and DS.
Jw = A x (ΔP - Δπ)
[In the above formula, A: permeability coefficient, ΔP: pressure difference (FS hydrostatic pressure - DS hydrostatic pressure), Δπ: osmotic pressure difference (FS osmotic pressure - DS osmotic pressure)]
したがって、ＦＯにおける透過水量（膜分離効率）を向上させるためには、特許文献１に記載されるようにＦＳの静水圧を上げること、および、ＤＳの浸透圧を上げることが考えられる。
Therefore, in order to improve the permeation water amount (membrane separation efficiency) in FO, it is conceivable to increase the hydrostatic pressure of FS and the osmotic pressure of DS as described in Patent Document 1.
また、ＦＯにおける透過水量を増加させるために、半透膜として、ＦＯモジュールの容積当りの膜分離効率を高める利点を有する中空糸膜を用いることが考えられる。尚、中空糸膜は内部からの加圧に対して機械的強度が弱いため、中空糸膜を用いたＦＯモジュールにおいては、通常、加圧されるＦＳは中空糸膜の外部に流され、ＤＳが中空糸膜の内部（中空部）に流される。
In addition, in order to increase the amount of permeated water in the FO, it is conceivable to use a hollow fiber membrane as the semipermeable membrane, which has the advantage of increasing the membrane separation efficiency per volume of the FO module. In addition, since hollow fiber membranes have weak mechanical strength against pressure from the inside, in FO modules using hollow fiber membranes, the pressurized FS is usually flowed to the outside of the hollow fiber membrane, and DS is allowed to flow inside (hollow portion) of the hollow fiber membrane.
しかし、浸透圧が十分に高いＤＳとしては温度応答性を示す水溶性高分子溶液などが知られており、粘度が高い傾向にある。そして、ＤＳの粘度が高くなると、中空部に所定量のＤＳを流すために必要なＤＳの圧力が上昇するため、ＦＳの圧力を上げてもＦＳとＤＳとの間の静水圧差（ΔＰ）が小さくなり、この静水圧差による水透過流速（Ｊｗ）の増加効果が抑制されてしまう。一方、低粘度の液体（ＮａＣｌ溶液など）を用いてＤＳの浸透圧を上げるのには限界があり、低粘度のＤＳを用いる場合、ＦＯにおける透過水量を従来よりも増加させることは難しかった。
However, water-soluble polymer solutions that exhibit temperature responsiveness are known as DSs with sufficiently high osmotic pressure, and tend to have high viscosity. As the viscosity of DS increases, the pressure of DS required to flow a predetermined amount of DS into the hollow portion increases. becomes smaller, and the effect of increasing the water permeation flow rate (Jw) due to this hydrostatic pressure difference is suppressed. On the other hand, there is a limit to increasing the osmotic pressure of DS using a low-viscosity liquid (NaCl solution, etc.), and when using low-viscosity DS, it was difficult to increase the amount of permeated water in FO.
本発明は、透過水量（膜分離効率）を従来よりも向上させることのできる、正浸透処理方法および正浸透処理装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a forward osmosis treatment method and a forward osmosis treatment apparatus that can improve the amount of permeated water (membrane separation efficiency) more than before.
［１］ フィード溶液と、該フィード溶液よりも浸透圧が高いドロー溶液と、を半透膜を介して接触させることで、前記フィード溶液中に含まれる水を前記ドロー溶液中に移動させる、正浸透工程を含み、
前記正浸透工程において、前記フィード溶液の圧力は前記ドロー溶液の圧力より高く、
前記半透膜は中空糸膜であり、
前記中空糸膜の内部に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外部に前記フィード溶液を供給する、正浸透処理方法。 [1] A feed solution and a draw solution having a higher osmotic pressure than the feed solution are brought into contact with each other through a semipermeable membrane to move water contained in the feed solution into the draw solution. including an infiltration process,
In the forward osmosis step, the pressure of the feed solution is higher than the pressure of the draw solution,
The semipermeable membrane is a hollow fiber membrane,
A forward osmosis treatment method, wherein the draw solution is supplied to the inside of the hollow fiber membrane, and the feed solution is supplied to the outside of the hollow fiber membrane.
前記正浸透工程において、前記フィード溶液の圧力は前記ドロー溶液の圧力より高く、
前記半透膜は中空糸膜であり、
前記中空糸膜の内部に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外部に前記フィード溶液を供給する、正浸透処理方法。 [1] A feed solution and a draw solution having a higher osmotic pressure than the feed solution are brought into contact with each other through a semipermeable membrane to move water contained in the feed solution into the draw solution. including an infiltration process,
In the forward osmosis step, the pressure of the feed solution is higher than the pressure of the draw solution,
The semipermeable membrane is a hollow fiber membrane,
A forward osmosis treatment method, wherein the draw solution is supplied to the inside of the hollow fiber membrane, and the feed solution is supplied to the outside of the hollow fiber membrane.
［２］ 前記フィード溶液と前記ドロー溶液との静水圧差は、２ＭＰａ超である、［１］に記載の正浸透処理方法。
[2] The forward osmosis treatment method according to [1], wherein the hydrostatic pressure difference between the feed solution and the draw solution is greater than 2 MPa.
［３］ 前記正浸透工程において、前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くする、［１］または［２］記載の正浸透処理方法。
[3] The forward osmosis treatment method according to [1] or [2], wherein in the forward osmosis step, the feed solution is pressurized to make the pressure of the feed solution higher than the pressure of the draw solution.
［４］ 前記ドロー溶液の粘度は３ｍＰａ・ｓ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
[4] The forward osmosis treatment method according to any one of [1] to [3], wherein the draw solution has a viscosity of 3 mPa·s or less.
［５］ 前記中空糸膜の内径は２００μｍ以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の正浸透処理方法。
[5] The forward osmosis treatment method according to any one of [1] to [4], wherein the inner diameter of the hollow fiber membrane is 200 μm or less.
［６］ ［１］～［５］のいずれかに記載の正浸透処理方法に用いられる正浸透処理装置であって、
前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られている、正浸透モジュールと、
前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くするためのポンプと、を備え、
前記半透膜は中空糸膜である、正浸透処理装置。 [6] A forward osmosis treatment apparatus used in the forward osmosis treatment method according to any one of [1] to [5],
The semipermeable membrane, a first chamber to which the feed solution is supplied, and a second chamber to which the draw solution is supplied, wherein the first chamber and the second chamber are separated by the semipermeable membrane a forward osmosis module, partitioned;
a pump for pressurizing the feed solution to bring the pressure of the feed solution above the pressure of the draw solution;
The forward osmosis treatment apparatus, wherein the semipermeable membrane is a hollow fiber membrane.
前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られている、正浸透モジュールと、
前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くするためのポンプと、を備え、
前記半透膜は中空糸膜である、正浸透処理装置。 [6] A forward osmosis treatment apparatus used in the forward osmosis treatment method according to any one of [1] to [5],
The semipermeable membrane, a first chamber to which the feed solution is supplied, and a second chamber to which the draw solution is supplied, wherein the first chamber and the second chamber are separated by the semipermeable membrane a forward osmosis module, partitioned;
a pump for pressurizing the feed solution to bring the pressure of the feed solution above the pressure of the draw solution;
The forward osmosis treatment apparatus, wherein the semipermeable membrane is a hollow fiber membrane.
本発明によれば、透過水量（膜分離効率）を従来よりも向上させることのできる、正浸透処理方法および正浸透処理装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a forward osmosis treatment method and a forward osmosis treatment apparatus that can improve the amount of permeated water (membrane separation efficiency) more than before.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts. Also, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are appropriately changed for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
＜正浸透処理装置＞
まず、本実施形態の正浸透処理方法に好適に用いることのできる加圧型の正浸透処理装置の一例について説明する。 <Forward osmosis treatment device>
First, an example of a pressurized forward osmosis processing apparatus that can be suitably used for the forward osmosis processing method of the present embodiment will be described.
まず、本実施形態の正浸透処理方法に好適に用いることのできる加圧型の正浸透処理装置の一例について説明する。 <Forward osmosis treatment device>
First, an example of a pressurized forward osmosis processing apparatus that can be suitably used for the forward osmosis processing method of the present embodiment will be described.
図１を参照して、本実施形態の正浸透処理装置は、正浸透モジュール（中空糸膜モジュール）１（図２参照）と、フィード溶液（ＦＳ）を加圧しつつ中空糸膜１０の外部（第１室）１１へ移送するための高圧ポンプ３１と、ドロー溶液（ＤＳ）を中空糸膜１０の内部（第２室）１２へ移送するためのポンプ３２と、を備える。高圧ポンプ３１は、ＦＳを加圧することにより、ＦＳの圧力をＤＳの圧力より高くすることができる。
Referring to FIG. 1, the forward osmosis treatment apparatus of the present embodiment includes a forward osmosis module (hollow fiber membrane module) 1 (see FIG. 2), and the outside of the hollow fiber membrane 10 (see FIG. 2) while pressurizing the feed solution (FS). A high-pressure pump 31 for transferring to the first chamber) 11 and a pump 32 for transferring the draw solution (DS) to the inside (second chamber) 12 of the hollow fiber membrane 10 are provided. The high-pressure pump 31 pressurizes the FS to make the pressure of the FS higher than the pressure of the DS.
〔正浸透モジュール：中空糸膜モジュール〕
以下、図２を参照して、中空糸膜を用いた正浸透（ＦＯ）モジュール（中空糸膜モジュール）の１例について説明する。 [Forward osmosis module: Hollow fiber membrane module]
An example of a forward osmosis (FO) module (hollow fiber membrane module) using hollow fiber membranes will be described below with reference to FIG.
以下、図２を参照して、中空糸膜を用いた正浸透（ＦＯ）モジュール（中空糸膜モジュール）の１例について説明する。 [Forward osmosis module: Hollow fiber membrane module]
An example of a forward osmosis (FO) module (hollow fiber membrane module) using hollow fiber membranes will be described below with reference to FIG.
図２において、ＦＯモジュール（中空糸膜モジュール）１は、１つの圧力容器１００に、１つの中空糸膜エレメントが装填されたシングルエレメント型中空糸膜モジュールである。
In FIG. 2, the FO module (hollow fiber membrane module) 1 is a single-element hollow fiber membrane module in which one pressure vessel 100 is loaded with one hollow fiber membrane element.
正浸透モジュール１は、半透膜（中空糸膜）１０、ならびに、ＦＳが供給される中空糸膜の外部（第１室）１１、および、ＤＳが供給される中空糸膜の内部（中空部：第２室）１２を有する。第１室１１と第２室１２とは中空糸膜１０で仕切られている。
The forward osmosis module 1 includes a semipermeable membrane (hollow fiber membrane) 10, an exterior (first chamber) 11 of the hollow fiber membrane to which FS is supplied, and an interior (hollow portion) of the hollow fiber membrane to which DS is supplied. : second chamber) 12. The first chamber 11 and the second chamber 12 are separated by the hollow fiber membrane 10 .
フィード溶液（ＦＳ）は中空糸膜１０の外部（第１室）１１を流れ、ドロー溶液（ＤＳ）は中空糸膜１０の内部１２（中空部：第２室）を流れる（図１参照）。これにより、ＦＳ中の淡水をＤＳへ取出すことで、ＤＳを希釈したり、ＦＳを濃縮したりすることができる。
The feed solution (FS) flows through the exterior (first chamber) 11 of the hollow fiber membrane 10, and the draw solution (DS) flows through the interior 12 (hollow portion: second chamber) of the hollow fiber membrane 10 (see FIG. 1). As a result, the DS can be diluted or the FS can be concentrated by extracting the fresh water in the FS to the DS.
中空糸膜エレメントは、中心に配置された複数の孔２１ａを有する多孔分配管２１と、その周囲に配置された複数の中空糸膜１０と、多孔分配管２１および複数の中空糸膜１０をそれらの両端で固定する樹脂壁６１とを備える。複数の中空糸膜１０の各々はその両端に開口部１０ａ，１０ｂを有している。
The hollow fiber membrane element includes a porous distribution pipe 21 having a plurality of holes 21a arranged in the center, a plurality of hollow fiber membranes 10 arranged around the porous distribution pipe 21 and the plurality of hollow fiber membranes 10. and a resin wall 61 fixed at both ends thereof. Each of the plurality of hollow fiber membranes 10 has openings 10a and 10b at both ends thereof.
なお、ＦＯモジュール１の形態は、特に限定されず、複数の中空糸膜をストレート配置したモジュールであってもよく、複数の中空糸膜を芯管に巻きつけたクロスワインド型モジュールなどであってもよい。
The form of the FO module 1 is not particularly limited, and may be a module in which a plurality of hollow fiber membranes are arranged in a straight line, a crosswind module in which a plurality of hollow fiber membranes are wound around a core tube, or the like. good too.
中空糸膜エレメントは、複数の中空糸膜１０の内部１２および中空糸膜モジュールの外部に連通するＤＳ供給口１１１ａおよび排出口１１１ｂを有し、中空糸膜１０の流入側開口部１０ａはＤＳ供給口１１１ａに接続され、流出側開口部１０ｂはＤＳ排出口１１１ｂに連通している。
The hollow fiber membrane element has a DS supply port 111a and a discharge port 111b communicating with the inside 12 of the plurality of hollow fiber membranes 10 and the outside of the hollow fiber membrane module, and the inflow side opening 10a of the hollow fiber membrane 10 is the DS supply port. It is connected to the port 111a, and the outflow side opening 10b communicates with the DS outlet 111b.
多孔分配管２１は、複数の孔を有する管状体であれば特に限定されない。多孔分配管２１により、例えば、ＦＳ供給口１１０ａから中空糸膜モジュール内に供給されたＦＳを中空糸膜の外部１１へ分配することができる。孔は、多孔分配管の中心軸を基点として放射状に各方向に設けられていることが好ましい。また、多孔分配管は、中空糸膜エレメントの略中心部に位置させることが好ましい。
The porous distribution pipe 21 is not particularly limited as long as it is a tubular body having a plurality of holes. For example, the porous distribution pipe 21 can distribute the FS supplied from the FS supply port 110a into the hollow fiber membrane module to the outside 11 of the hollow fiber membrane. The holes are preferably provided radially in each direction with the central axis of the porous distribution pipe as a base point. Also, the porous distribution pipe is preferably positioned substantially at the center of the hollow fiber membrane element.
ＤＳは、ＤＳ供給口１１１ａを介して、流入側開口部１０ａから中空糸膜１０の内部１２に流入し、流出側開口部１０ｂから流出し、ＤＳ排出口１１１ｂを介して外部に流出する。
The DS flows into the inside 12 of the hollow fiber membrane 10 from the inflow side opening 10a via the DS supply port 111a, flows out from the outflow side opening 10b, and flows out to the outside via the DS outlet 111b.
ＦＳは、ＦＳ供給口１１０ａを介して多孔分配管２１の内部に流入し、孔２１ａから流出して、中空糸膜１０の外部１１に供給される。中空糸膜１０の外部１１を通過したＦＳは、ＦＳ排出口１１０ｂを介して外部に流出する。
FS flows into the inside of the porous distribution pipe 21 through the FS supply port 110a, flows out from the holes 21a, and is supplied to the outside 11 of the hollow fiber membrane 10. The FS that has passed through the outside 11 of the hollow fiber membrane 10 flows out through the FS outlet 110b.
（半透膜：中空糸膜）
本実施形態において、半透膜は、中空糸状の膜（中空糸膜）である。なお、中空糸膜（中空糸型半透膜）は、平膜、スパイラル膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、正浸透の効率（ＦＯモジュールの容積当りの膜分離効率）を高めることができる点で有利である。 (Semipermeable membrane: Hollow fiber membrane)
In the present embodiment, the semipermeable membrane is a hollow fiber membrane (hollow fiber membrane). In addition, hollow fiber membranes (hollow fiber type semipermeable membranes) can increase the membrane area per module compared to flat membranes, spiral membranes, etc., and the efficiency of forward osmosis (membrane separation per volume of FO module efficiency) can be increased.
本実施形態において、半透膜は、中空糸状の膜（中空糸膜）である。なお、中空糸膜（中空糸型半透膜）は、平膜、スパイラル膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、正浸透の効率（ＦＯモジュールの容積当りの膜分離効率）を高めることができる点で有利である。 (Semipermeable membrane: Hollow fiber membrane)
In the present embodiment, the semipermeable membrane is a hollow fiber membrane (hollow fiber membrane). In addition, hollow fiber membranes (hollow fiber type semipermeable membranes) can increase the membrane area per module compared to flat membranes, spiral membranes, etc., and the efficiency of forward osmosis (membrane separation per volume of FO module efficiency) can be increased.
中空糸膜１０としては、特に限定されず、正浸透に用いることのできる種々公知の半透膜を使用できる。
The hollow fiber membrane 10 is not particularly limited, and various known semipermeable membranes that can be used for forward osmosis can be used.
中空糸型半透膜の内径は、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１０～１５０μｍであり、さらに好ましくは２０～１００μｍである。このように内径が比較的小さい場合、中空糸膜の中空部の圧力損失が特に大きくなるため、本発明は特に有用である。また、中空糸型半透膜の内径がこのような範囲である場合、特にＦＯモジュール（中空糸膜モジュール）の容積辺りの膜分離効率を高めることができる。なお、中空糸膜の内径は、例えば、以下のようにして測定することができる。まず、中空糸膜をスライドグラスの中央に開けられた直径３ｍｍの穴に中空糸膜が抜け落ちない程度に適当本数通し、スライドグラスの上下面に沿ってカミソリにより中空糸膜をカットし、中空糸膜断面サンプルを得る。次に、投影機Ｎｉｋｏｎ ＰＲＯＦＩＬＥ ＰＲＯＪＥＣＴＯＲ Ｖ－１２を用いて、得られた中空糸膜断面サンプルにおいて１個の中空糸膜につき直交する２方向の短径および長径を測定し、短径および長径の算術平均値を中空糸膜１個の内径とする。中空糸膜断面サンプルにおける５つ中空糸膜の断面について同様に測定を行い、平均値を中空糸膜の内径とする。
The inner diameter of the hollow fiber semipermeable membrane is preferably 200 μm or less, more preferably 10 to 150 μm, still more preferably 20 to 100 μm. When the inner diameter is relatively small like this, the pressure loss in the hollow portion of the hollow fiber membrane becomes particularly large, so the present invention is particularly useful. Moreover, when the inner diameter of the hollow fiber semipermeable membrane is within such a range, the membrane separation efficiency per unit volume of the FO module (hollow fiber membrane module) can be particularly enhanced. The inner diameter of the hollow fiber membrane can be measured, for example, as follows. First, an appropriate number of hollow fiber membranes are passed through a hole with a diameter of 3 mm opened in the center of a slide glass to the extent that the hollow fiber membranes do not fall off, and the hollow fiber membranes are cut with a razor along the upper and lower surfaces of the slide glass. Obtain a membrane cross-section sample. Next, using a projector Nikon PROFILE PROJECTOR V-12, the short diameter and long diameter of each hollow fiber membrane cross-section sample obtained were measured in two directions perpendicular to each other, and the short and long diameters were calculated. Let the average value be the inner diameter of one hollow fiber membrane. Cross-sections of five hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane cross-section sample are similarly measured, and the average value is taken as the inner diameter of the hollow fiber membrane.
なお、中空糸型半透膜の外径は、好ましくは２０～４８０μｍであり、より好ましくは２２～４００μｍである。また、中空糸型半透膜の中空率〔（内径／外径）２×１００（％）〕は、好ましくは１０～３０％であり、より好ましくは１５～２５％である。なお、中空率は、中空糸型半透膜の横断面における中空部の面積の割合である。
The outer diameter of the hollow fiber semipermeable membrane is preferably 20-480 μm, more preferably 22-400 μm. The hollow ratio [(inner diameter/outer diameter) 2 ×100 (%)] of the hollow fiber semipermeable membrane is preferably 10 to 30%, more preferably 15 to 25%. The hollow ratio is the area ratio of the hollow portion in the cross section of the hollow fiber semipermeable membrane.
半透膜を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。半透膜は、セルロース系樹脂およびポリスルホン系樹脂の少なくともいずれかを含む材料から構成されることが好ましい。
The material constituting the semipermeable membrane is not particularly limited, but examples thereof include cellulose-based resins, polysulfone-based resins, and polyamide-based resins. The semipermeable membrane is preferably made of a material containing at least one of cellulose resin and polysulfone resin.
セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロース系樹脂である。酢酸セルロース系樹脂は、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる。酢酸セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロースであり、耐久性の点から、より好ましくは三酢酸セルロースである。
The cellulose resin is preferably cellulose acetate resin. Cellulose acetate-based resins are resistant to chlorine, which is a disinfectant, and can suppress the growth of microorganisms. The cellulose acetate-based resin is preferably cellulose acetate, and more preferably cellulose triacetate from the viewpoint of durability.
ポリスルホン系樹脂は、好ましくはポリエーテルスルホン系樹脂である。ポリエーテルスルホン系樹脂は、好ましくはスルホン化ポリエーテルスルホンである。
The polysulfone-based resin is preferably a polyethersulfone-based resin. The polyethersulfone-based resin is preferably sulfonated polyethersulfone.
＜正浸透処理方法＞
本実施形態の正浸透処理方法は、フィード溶液（ＦＳ：処理対象液）から半透膜（中空糸膜）を用いた正浸透により水を分離および回収する方法である。 <Forward osmosis treatment method>
The forward osmosis treatment method of the present embodiment is a method of separating and recovering water from a feed solution (FS: liquid to be treated) by forward osmosis using a semipermeable membrane (hollow fiber membrane).
本実施形態の正浸透処理方法は、フィード溶液（ＦＳ：処理対象液）から半透膜（中空糸膜）を用いた正浸透により水を分離および回収する方法である。 <Forward osmosis treatment method>
The forward osmosis treatment method of the present embodiment is a method of separating and recovering water from a feed solution (FS: liquid to be treated) by forward osmosis using a semipermeable membrane (hollow fiber membrane).
本実施形態において、フィード溶液としては、水を含む溶液であれば特に限定されないが、例えば、海水、河川水、汽水、排水などが挙げられる。排水としては、例えば、工業排水、生活排水、油田またはガス田の排水などが挙げられる。なお、フィード溶液中には、溶解していない成分が含まれていてもよい。
In the present embodiment, the feed solution is not particularly limited as long as it contains water, and examples thereof include seawater, river water, brackish water, and waste water. Wastewater includes, for example, industrial wastewater, domestic wastewater, and wastewater from oil fields or gas fields. The feed solution may contain undissolved components.
ドロー溶液は、フィード溶液より高い浸透圧を有し、比較的粘度が低い液体であれば特に限定されない。ドロー溶液としては、例えば、無機塩溶液、糖溶液、または、水に対する溶解度が高い気体（アンモニアや二酸化炭素など）、もしくは、有機物、磁性体微粒子などを含む液体が挙げられる。なお、ドロー溶液中には、溶解していない成分が含まれていてもよい。
The draw solution is not particularly limited as long as it has a higher osmotic pressure than the feed solution and a relatively low viscosity. The draw solution includes, for example, an inorganic salt solution, a sugar solution, a gas highly soluble in water (ammonia, carbon dioxide, etc.), or a liquid containing organic matter, magnetic fine particles, or the like. The draw solution may contain undissolved components.
ドロー溶液（ＤＳ）とフィード溶液（ＦＳ）との間の浸透圧差（Δπ）（［ＤＳの浸透圧］－［ＦＳの浸透圧］）は、好ましくは２ＭＰａ以上８ＭＰａ以下であり、より好ましくは３ＭＰａ以上７ＭＰａ以下である。
The osmotic pressure difference (Δπ) between the draw solution (DS) and the feed solution (FS) ([osmotic pressure of DS]−[osmotic pressure of FS]) is preferably 2 MPa or more and 8 MPa or less, more preferably 3 MPa. 7 MPa or less.
ドロー溶液の粘度は、好ましくは３ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは２ｍＰａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは１．５ｍＰａ・ｓ以下である。なお、液の粘度は、回転法によって測定できる。回転法による粘度の測定は、例えば、ブルックフィールド回転粘度計（例えば、東京計器製、Ｂ型粘度計）を用いた実施できる。
The viscosity of the draw solution is preferably 3 mPa·s or less, more preferably 2 mPa·s or less, and still more preferably 1.5 mPa·s or less. In addition, the viscosity of the liquid can be measured by a rotation method. The measurement of viscosity by the rotational method can be carried out using, for example, a Brookfield rotational viscometer (eg, B-type viscometer manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.).
本実施形態の正浸透処理方法は、少なくとも以下の正浸透工程を含んでいる。
The forward osmosis treatment method of this embodiment includes at least the following forward osmosis steps.
〔正浸透工程〕
本工程では、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の外部（第１室）１１にフィード溶液（ＦＳ）を供給し、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の内部（第２室）１２内にドロー溶液（ＤＳ）を供給することで、ＦＳと、ＦＳよりも浸透圧が高いＤＳと、を半透膜（中空糸膜）１０を介して接触させる。この状態で、正浸透現象により、ＦＳ中に含まれる水が、中空糸膜１０を通過してＤＳ中に移動する。 [Forward osmosis process]
In this step, the feed solution (FS) is supplied to the outside (first chamber) 11 of thehollow fiber membranes 10 of the forward osmosis module 1, and the feed solution (FS) is supplied to the inside (second chamber) 12 of the hollow fiber membranes 10 of the forward osmosis module 1. By supplying the draw solution (DS), the FS and the DS having a higher osmotic pressure than the FS are brought into contact with each other through the semipermeable membrane (hollow fiber membrane) 10 . In this state, water contained in the FS passes through the hollow fiber membrane 10 and moves into the DS due to forward osmosis.
本工程では、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の外部（第１室）１１にフィード溶液（ＦＳ）を供給し、正浸透モジュール１の中空糸膜１０の内部（第２室）１２内にドロー溶液（ＤＳ）を供給することで、ＦＳと、ＦＳよりも浸透圧が高いＤＳと、を半透膜（中空糸膜）１０を介して接触させる。この状態で、正浸透現象により、ＦＳ中に含まれる水が、中空糸膜１０を通過してＤＳ中に移動する。 [Forward osmosis process]
In this step, the feed solution (FS) is supplied to the outside (first chamber) 11 of the
本工程において、ＦＳの圧力（静水圧）はＤＳの圧力（静水圧）より高い。なお、「静水圧」には、浸透圧は含まれない。
In this process, the FS pressure (hydrostatic pressure) is higher than the DS pressure (hydrostatic pressure). The “hydrostatic pressure” does not include osmotic pressure.
フィード溶液（ＦＳ）とドロー溶液（ＤＳ）との静水圧差は、好ましくは２ＭＰａ超であり、より好ましくは３ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは５ＭＰａ以上である。
このように、ＦＳの静水圧をＤＳよりも十分高くすることで、低粘度のＤＳ（ＮａＣｌ溶液など）を用いる場合でも、ＦＯにおける透過水量をより確実に増加させることができる。 The hydrostatic pressure difference between feed solution (FS) and draw solution (DS) is preferably greater than 2 MPa, more preferably greater than or equal to 3 MPa, even more preferably greater than or equal to 5 MPa.
By making the hydrostatic pressure of the FS sufficiently higher than that of the DS in this way, even when using a low-viscosity DS (such as a NaCl solution), the amount of permeated water in the FO can be increased more reliably.
このように、ＦＳの静水圧をＤＳよりも十分高くすることで、低粘度のＤＳ（ＮａＣｌ溶液など）を用いる場合でも、ＦＯにおける透過水量をより確実に増加させることができる。 The hydrostatic pressure difference between feed solution (FS) and draw solution (DS) is preferably greater than 2 MPa, more preferably greater than or equal to 3 MPa, even more preferably greater than or equal to 5 MPa.
By making the hydrostatic pressure of the FS sufficiently higher than that of the DS in this way, even when using a low-viscosity DS (such as a NaCl solution), the amount of permeated water in the FO can be increased more reliably.
なお、一般的な中空糸膜は設計上、中空部が負圧の状態での使用が想定されていないため、ＤＳが負圧にならないように注意する必要がある。
In addition, due to the design of general hollow fiber membranes, it is not assumed that the hollow part will be used in a state of negative pressure, so care must be taken to prevent the DS from becoming negative pressure.
ＦＳとＤＳとの静水圧差の調整は、例えば、ＦＳまたはＤＳをＦＯモジュールに供給するためのポンプの圧力を調整することにより実施できる。また、例えば、ＦＳの加圧は、ＦＳが供給される中空糸膜の外部（第１室）１１（圧力容器１００）に外側から圧力を加えることによっても実施し得る。
The hydrostatic pressure difference between FS and DS can be adjusted, for example, by adjusting the pressure of the pump for supplying FS or DS to the FO module. Further, for example, the FS can be pressurized by applying pressure from the outside to the outside (first chamber) 11 (pressure vessel 100) of the hollow fiber membrane to which the FS is supplied.
ＦＳの加圧は、ＦＳとＤＳとの静水圧差を維持するために、連続的に行われることが好ましい。
The pressurization of the FS is preferably performed continuously in order to maintain the hydrostatic pressure difference between the FS and the DS.
なお、正浸透処理において、正浸透の補助的な程度の圧力（例えば、２ＭＰａ以下）でＦＳを加圧することにより透過水量を増加させる方法（ＰＡＦＯ）は知られているが、その程度の圧力では透過水量を十分に増加させる効果は得難かった。
In addition, in forward osmosis treatment, a method (PAFO) is known in which the amount of permeated water is increased by pressurizing the FS with a pressure that is auxiliary to forward osmosis (for example, 2 MPa or less). It was difficult to obtain the effect of sufficiently increasing the amount of permeated water.
〔正浸透処理後の処理〕
正浸透モジュール１の第２室（中空部）１２を通過することにより、正浸透現象によってＦＳ中の水を回収したＤＳに対し、ＤＳ中の水を分離および回収する方法としては、例えば、逆浸透処理、蒸留などが挙げられる。 [Treatment after forward osmosis treatment]
As a method for separating and recovering water in DS, for example, reverse Examples include permeation treatment and distillation.
正浸透モジュール１の第２室（中空部）１２を通過することにより、正浸透現象によってＦＳ中の水を回収したＤＳに対し、ＤＳ中の水を分離および回収する方法としては、例えば、逆浸透処理、蒸留などが挙げられる。 [Treatment after forward osmosis treatment]
As a method for separating and recovering water in DS, for example, reverse Examples include permeation treatment and distillation.
逆浸透（ＲＯ）処理では、ＦＯモジュール１から排出された希釈ＤＳは、昇圧ポンプによって、希釈ＤＳが有する浸透圧より高い圧力に昇圧されて、ＲＯモジュールに供給される。ＲＯモジュールに供給された希釈ＤＳは、ＲＯ膜を透過することで希釈ＤＳから淡水を得ることができる。なお、ＲＯ膜を透過しなかった残りの希釈ＤＳは濃縮され、濃縮された希釈ＤＳは、ＤＳとして再利用することができる。
In reverse osmosis (RO) processing, the diluted DS discharged from the FO module 1 is boosted by a boost pump to a pressure higher than the osmotic pressure of the diluted DS and supplied to the RO module. Freshwater can be obtained from the diluted DS supplied to the RO module by passing through the RO membrane. The remaining diluted DS that did not pass through the RO membrane is concentrated, and the concentrated diluted DS can be reused as DS.
また、ＤＳ中に含まれるドロー物質が無機塩や低融点物質等の場合は、晶析処理によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が水に対する溶解度が高い気体の場合は、ガス放散によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が磁性体微粒子の場合は、磁気分離によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。ドロー物質が糖溶液の場合は、限外ろ過やナノろ過によって、ＤＳ中の水を分離および回収してもよい。
Also, if the draw substance contained in the DS is an inorganic salt, a low melting point substance, or the like, the water in the DS may be separated and recovered by crystallization. If the draw material is a gas with high solubility in water, gas evolution may separate and recover the water in the DS. When the draw substance is magnetic fine particles, magnetic separation may be used to separate and recover the water in the DS. If the draw material is a sugar solution, the water in the DS may be separated and recovered by ultrafiltration or nanofiltration.
（実施例１、比較例１～３）
図２に示されるような中空糸膜モジュールを用いて、表１に示される実施例１および比較例１～３の各条件で膜分離処理を行った場合について、透過水量の試算を行った。なお、透過水量は、中空糸膜エレメント１本を圧力容器に装填してなる東洋紡（株）製の中空糸膜モジュールＦＢ１０１５５Ｓ３ＳＩ（直径：１０インチ、有効長：１３１０ｍｍ）について、中空糸膜の中空部内にＤＳを流すと共に、芯管を介して複数の中空糸膜の外側にＦＳを流すことを前提とした。 (Example 1, Comparative Examples 1 to 3)
Using the hollow fiber membrane module as shown in FIG. 2, the amount of permeated water was estimated when the membrane separation treatment was performed under the conditions of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 shown in Table 1. The amount of permeated water was measured using a hollow fiber membrane module FB10155S3SI (diameter: 10 inches, effective length: 1310 mm) manufactured by Toyobo Co., Ltd. in which one hollow fiber membrane element was loaded in a pressure vessel. It was premised that the DS was allowed to flow in the core tube and the FS was allowed to flow outside the plurality of hollow fiber membranes through the core tube.
図２に示されるような中空糸膜モジュールを用いて、表１に示される実施例１および比較例１～３の各条件で膜分離処理を行った場合について、透過水量の試算を行った。なお、透過水量は、中空糸膜エレメント１本を圧力容器に装填してなる東洋紡（株）製の中空糸膜モジュールＦＢ１０１５５Ｓ３ＳＩ（直径：１０インチ、有効長：１３１０ｍｍ）について、中空糸膜の中空部内にＤＳを流すと共に、芯管を介して複数の中空糸膜の外側にＦＳを流すことを前提とした。 (Example 1, Comparative Examples 1 to 3)
Using the hollow fiber membrane module as shown in FIG. 2, the amount of permeated water was estimated when the membrane separation treatment was performed under the conditions of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 shown in Table 1. The amount of permeated water was measured using a hollow fiber membrane module FB10155S3SI (diameter: 10 inches, effective length: 1310 mm) manufactured by Toyobo Co., Ltd. in which one hollow fiber membrane element was loaded in a pressure vessel. It was premised that the DS was allowed to flow in the core tube and the FS was allowed to flow outside the plurality of hollow fiber membranes through the core tube.
図２を参照して、中空糸膜１０の上流側の開口部に連通する供給口１１１ａから、規定量のＤＳを供給し、中空糸膜１２の下流側の開口部に連通する排出口１１１ｂからＤＳを排出させる。一方、多孔分配管２１に連通する供給口１１０ａから、ＦＳを供給し、芯管２１の複数の孔２１ａを通して中空糸膜１０の外側１１を通過させた後、中空糸膜２１の外側１１に連通する容器１００の側面に配置された排出口１１０ｂから排出させる。以上の膜分離処理を前提として、中空糸膜層（中空糸膜モジュール内の中空糸膜が配置される領域）を厚み方向（軸方向）および径方向にそれぞれ１０分割（計１００分割）して、透過水量のシミュレーションを実施した。
Referring to FIG. 2, a specified amount of DS is supplied from a supply port 111a communicating with the opening on the upstream side of the hollow fiber membrane 10, and from a discharge port 111b communicating with the opening on the downstream side of the hollow fiber membrane 12. Drain the DS. On the other hand, FS is supplied from the supply port 110a communicating with the porous distribution pipe 21, and after passing through the outer side 11 of the hollow fiber membrane 10 through the plurality of holes 21a of the core tube 21, communicates with the outer side 11 of the hollow fiber membrane 21. It is discharged from the discharge port 110b arranged on the side surface of the container 100 to be discharged. On the premise of the above membrane separation treatment, the hollow fiber membrane layer (the area where the hollow fiber membranes are arranged in the hollow fiber membrane module) is divided into 10 sections in the thickness direction (axial direction) and radial direction (100 sections in total). , a simulation of the amount of permeated water was carried out.
ＦＳは、２００ｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液に相当する浸透圧を有し、表１に示される粘度を有する液とした。
ＤＳは、実施例１および比較例１，２については、２５０ｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液（粘度：約１ｍＰａ・ｓ）とした。一方、比較例３については、ＤＳはＦＳと同じ液とした。
ＦＳおよびＤＳの温度は全て２５℃とした。 FS was a liquid having an osmotic pressure equivalent to a 200 g/L NaCl aqueous solution and a viscosity shown in Table 1.
For Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, DS was a 250 g/L NaCl aqueous solution (viscosity: about 1 mPa·s). On the other hand, in Comparative Example 3, DS was the same liquid as FS.
All FS and DS temperatures were 25°C.
ＤＳは、実施例１および比較例１，２については、２５０ｇ／ＬのＮａＣｌ水溶液（粘度：約１ｍＰａ・ｓ）とした。一方、比較例３については、ＤＳはＦＳと同じ液とした。
ＦＳおよびＤＳの温度は全て２５℃とした。 FS was a liquid having an osmotic pressure equivalent to a 200 g/L NaCl aqueous solution and a viscosity shown in Table 1.
For Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, DS was a 250 g/L NaCl aqueous solution (viscosity: about 1 mPa·s). On the other hand, in Comparative Example 3, DS was the same liquid as FS.
All FS and DS temperatures were 25°C.
中空糸膜の内径は９０μｍとした。
なお、表１に示す流量および圧力は入口側（ＦＳの場合は第１室の入口側。ＤＳの場合は第２室の入口側）における値である。
透過水量の試算結果を表１に示す。 The inner diameter of the hollow fiber membrane was 90 μm.
The flow rate and pressure shown in Table 1 are the values on the inlet side (the inlet side of the first chamber in the case of FS and the inlet side of the second chamber in the case of DS).
Table 1 shows the results of the trial calculation of the amount of permeated water.
なお、表１に示す流量および圧力は入口側（ＦＳの場合は第１室の入口側。ＤＳの場合は第２室の入口側）における値である。
透過水量の試算結果を表１に示す。 The inner diameter of the hollow fiber membrane was 90 μm.
The flow rate and pressure shown in Table 1 are the values on the inlet side (the inlet side of the first chamber in the case of FS and the inlet side of the second chamber in the case of DS).
Table 1 shows the results of the trial calculation of the amount of permeated water.
表１に示されるように、本発明に係る加圧型の正浸透処理方法（実施例１）では、従来の正浸透処理方法（比較例１）に対して、透過水量を有意に増加させることが可能である。
As shown in Table 1, in the pressurized forward osmosis treatment method (Example 1) according to the present invention, the amount of permeated water can be significantly increased compared to the conventional forward osmosis treatment method (Comparative Example 1). It is possible.
一方、従来の圧力アシスト正浸透処理方法（比較例２）では、従来の正浸透処理方法（比較例１）に対して、透過水量を十分に増加させることはできない。
On the other hand, the conventional pressure-assisted forward osmosis treatment method (Comparative Example 2) cannot sufficiently increase the amount of permeated water compared to the conventional forward osmosis treatment method (Comparative Example 1).
比較例３は、ＤＳとＦＳが同じ液（同じ浸透圧）であり、正浸透処理ではなく、ＤＳとＦＳの静水圧差によって、ＦＳからＤＳへ半透膜を介して水を透過させる膜分離処理である。この膜分離処理では、浸透圧差がないため、透過水量の向上のためにはＤＳとＦＳの静水圧差を大きくする必要があるが、中空糸膜の内部（第２室）側に供給されるＤＳの粘度が高い場合、第２室の圧力がＤＳの粘性によって高くなるため、圧力差が十分に生じず、比較例１によりも透過水量が少なくなった。
Comparative Example 3 is membrane separation in which DS and FS are the same liquid (same osmotic pressure), and water permeates from FS to DS through a semipermeable membrane not by forward osmosis but by the hydrostatic pressure difference between DS and FS. processing. In this membrane separation process, there is no osmotic pressure difference, so it is necessary to increase the hydrostatic pressure difference between DS and FS in order to improve the amount of permeated water, but it is supplied to the inside (second chamber) side of the hollow fiber membrane When the viscosity of DS was high, the pressure in the second chamber was increased due to the viscosity of DS.
１ 正浸透モジュール（中空糸膜モジュール）、１０ 半透膜（中空糸膜）、１０ａ 流入側開口部、１０ｂ 流出側開口部、１１ 中空糸膜の外部（第１室）、１２ 中空糸膜の内部（第２室）、１００ 圧力容器、１１０ａ ＦＳ供給口、１１０ｂ ＦＳ排出口、１１１ａ ＤＳ供給口、１１１ｂ ＤＳ排出口、２１ 多孔分配管、２１ａ 孔、３１ （高圧）ポンプ、３２ ポンプ。
1 Forward osmosis module (hollow fiber membrane module), 10 Semipermeable membrane (hollow fiber membrane), 10a Inflow side opening, 10b Outflow side opening, 11 Outside hollow fiber membrane (first chamber), 12 Hollow fiber membrane Inside (second chamber), 100 pressure vessel, 110a FS supply port, 110b FS discharge port, 111a DS supply port, 111b DS discharge port, 21 porous distribution pipe, 21a hole, 31 (high pressure) pump, 32 pump.
Claims (6)
- フィード溶液と、該フィード溶液よりも浸透圧が高いドロー溶液と、を半透膜を介して接触させることで、前記フィード溶液中に含まれる水を前記ドロー溶液中に移動させる、正浸透工程を含み、
前記正浸透工程において、前記フィード溶液の圧力は前記ドロー溶液の圧力より高く、
前記半透膜は中空糸膜であり、
前記中空糸膜の内部に前記ドロー溶液を供給し、前記中空糸膜の外部に前記フィード溶液を供給する、正浸透処理方法。 A forward osmosis step in which a feed solution and a draw solution having a higher osmotic pressure than the feed solution are brought into contact with each other through a semipermeable membrane to move water contained in the feed solution into the draw solution. including
In the forward osmosis step, the pressure of the feed solution is higher than the pressure of the draw solution,
The semipermeable membrane is a hollow fiber membrane,
A forward osmosis treatment method, wherein the draw solution is supplied to the inside of the hollow fiber membrane, and the feed solution is supplied to the outside of the hollow fiber membrane. - 前記フィード溶液と前記ドロー溶液との静水圧差は、２ＭＰａ超である、請求項１に記載の正浸透処理方法。 The forward osmosis treatment method according to claim 1, wherein the hydrostatic pressure difference between the feed solution and the draw solution is greater than 2 MPa.
- 前記正浸透工程において、前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くする、請求項１または２に記載の正浸透処理方法。 The forward osmosis treatment method according to claim 1 or 2, wherein in the forward osmosis step, the pressure of the feed solution is made higher than the pressure of the draw solution by pressurizing the feed solution.
- 前記ドロー溶液の粘度は３ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。 The forward osmosis treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the draw solution has a viscosity of 3 mPa·s or less.
- 前記中空糸膜の内径は２００μｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の正浸透処理方法。 The forward osmosis treatment method according to any one of claims 1 to 4, wherein the inner diameter of the hollow fiber membrane is 200 µm or less.
- 請求項１～５のいずれか１項に記載の正浸透処理方法に用いられる正浸透処理装置であって、
前記半透膜、ならびに、前記フィード溶液が供給される第１室、および、前記ドロー溶液が供給される第２室を有し、前記第１室と前記第２室とは前記半透膜で仕切られている、正浸透モジュールと、
前記フィード溶液を加圧することにより、前記フィード溶液の圧力を前記ドロー溶液の圧力より高くするためのポンプと、を備え、
前記半透膜は中空糸膜である、正浸透処理装置。 A forward osmosis treatment apparatus used in the forward osmosis treatment method according to any one of claims 1 to 5,
The semipermeable membrane, a first chamber to which the feed solution is supplied, and a second chamber to which the draw solution is supplied, wherein the first chamber and the second chamber are separated by the semipermeable membrane a forward osmosis module, partitioned;
a pump for pressurizing the feed solution to bring the pressure of the feed solution above the pressure of the draw solution;
The forward osmosis treatment apparatus, wherein the semipermeable membrane is a hollow fiber membrane.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22861106 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |